ما هي السرعة المدارية؟

ما هو مفهوم السرعة المدارية؟

هي السرعة الكافية لإبقاء قمر صناعي طبيعي أو صناعي في مداره، حيث يميل القصور الذاتي للجسم المتحرك إلى جعله يتحرك في خط مستقيم، بينما تميل قوة الجاذبية إلى شدها لأسفل، ويمثل المسار المداري، سواء كان بيضاويًا أو دائريًا، توازنًا بين الجاذبية والقصور الذاتي.

المدفع الذي يتم إطلاقه من قمة جبل سوف يرمي مقذوفًا بعيدًا إذا زادت سرعة كمامة، وإذا كانت السرعة عالية بما يكفي، فلن تسقط القذيفة على الأرض، وقد يُعتقد أن سطح الأرض ينحني بعيدًا عن المقذوف أو القمر الصناعي، بمجرد سقوط الأخير تجاهه، وكلما زاد حجم الجسم في مركز الجذب، زادت السرعة المدارية لارتفاع أو مسافة معينة، بالقرب من سطح الأرض، فإذا أمكن تجاهل مقاومة الهواء، فستكون السرعة المدارية حوالي ثمانية كيلومترات (خمسة أميال) في الثانية، وكلما كان القمر الصناعي بعيدًا عن مركز الجذب، كانت قوة الجاذبية أضعف وتقل السرعة التي يحتاجها للبقاء في المدار.

ما هي سرعة الهروب؟

يُعبر عن سرعة الهروب في علم الفلك واستكشاف الفضاء بأنها السرعة الكافية لجسم للهروب من مركز الجاذبية دون الخضوع لأي تسارع آخر، وتتناقص سرعة الهروب مع الارتفاع وتساوي الجذر التربيعي لـ 2 (أو حوالي 1.414) ضعف السرعة اللازمة للحفاظ على مدار دائري على نفس الارتفاع، وعلى سطح الأرض، إذا كان من الممكن تجاهل مقاومة الغلاف الجوي، فإن سرعة الهروب ستكون حوالي 11.2 كم (6.96 ميل) في الثانية، وتبلغ سرعة الهروب من القمر الأقل كتلة حوالي 2.4 كيلومتر في الثانية على سطحه، ولا يمكن أن يحتفظ كوكب (أو قمر صناعي) بالغلاف الجوي لفترة طويلة إذا كانت سرعة إفلات الكوكب منخفضة بما يكفي لتكون قريبة من متوسط ​​سرعة جزيئات الغاز التي يتكون منها الغلاف الجوي.

السرعة الزاوية:

تعرف بأنها معدل الوقت الذي يدور فيه جسم ما، أو يدور حول محور، أو يتغير عنده الإزاحة الزاوية بين جسمين، ويتم تمثيل هذا الإزاحة بالزاوية θ بين خط على جسم وخط على الآخر.

يتم التعبير عن الهندسة أو الزوايا أو الإزاحات الزاوية بشكل شائع بالدرجات أو الدورات (360 درجة)، والسرعات الزاوية في الدورات في الدقيقة (rpm)، وفي الرياضيات والفيزياء، يُعبَّر عن الزوايا عادةً بالراديان والسرعات الزاوية بوحدات الراديان في الثانية، حيث ترتبط هذه القياسات من خلال عوامل التحويل التالية: 1 درجة تساوي π / 180 (حوالي 0.0175) راديان؛ 1 دورة في الدقيقة تساوي π / 30 (حوالي 0.105) راديان في الثانية.

في كثير من الحالات، تعتبر السرعة الزاوية – التي يُرمز إليها عادةً بالحرف اليوناني أوميغا (ω) – على حد سواء على أنها تردد، ويعتمد اختيار المصطلحات على الجانب المعين للنظام الذي يتم النظر فيه وبالتالي، في الهندسة الكهربائية، يمكن التعبير عن سرعة دوران المولد في عدد دورات في الدقيقة، في حين أن التيار الكهربائي المتناوب الناتج عن المولد سيتم وصفه من حيث تردده.

الدوران حول محور متحرك:

يمكن وصف الحركة العامة لجسم صلب يتدحرج عبر الفضاء على أنها مزيج من ترجمة مركز كتلة الجسم والدوران حول محور عبر مركز الكتلة، ويتم إعطاء الزخم الخطي لجسم الكتلة M بواسطةp=m v_c، حيث v_c هي سرعة مركز الكتلة.
كما يخضع أي تغيير في الزخم لقانون نيوتن الثاني، الذي ينص على ذلك، حيث F هي القوة الكلية المؤثرة على الجسم، ويمكن كتابة الزخم الزاوي للجسم فيما يتعلق بأي نقطة مرجعية على شكل r × p ) + L=L_c)، حيث Lc هو الزخم الزاوي للدوران حول محور عبر مركز الكتلة، وr متجه من النقطة المرجعية إلى مركز الكتلة، وبالتالي فإن r × p هو الزخم الزاوي المرتبط بحركة مركز الكتلة، حيث يعمل كما لو أن كل كتلة الجسم تتركز في تلك المرحلة، تسمى أحيانًا الكمية Lc في المعادلة دوران الجسم، وتسمى r × p الزخم الزاوي المداري، كما يتم إعطاء أي تغيير في الزخم الزاوي للجسم بواسطة معادلة عزم الدوران.

من الأمثلة على الجسم الذي يخضع لحركة انتقالية ودورانية الأرض، والتي تدور حول محور عبر مركزها مرة واحدة يوميًا أثناء تنفيذ مدار حول الشمس مرة واحدة في السنة، ونظرًا لأن الشمس لا تمارس أي عزم دوران على الأرض فيما يتعلق بمركزها، فإن الزخم الزاوي المداري للأرض ثابت في الوقت المناسب ومع ذلك، فإن الشمس تمارس عزم دوران صغير على الأرض فيما يتعلق بمركز الكوكب، نظرًا لحقيقة أن الأرض ليست كروية تمامًا، والنتيجة هي التحول البطيء لمحور دوران الأرض.